Учёные: секрет бельгийского пива — в гибридных дрожжах

Международная команда ученых во главе с профессорами Кевином Верстрепеном (Лёвенский католический университет) и Стивеном Маэром (Гентский университет) обнаружила, что некоторые известные классические бельгийские стили, включая гёз и траппистские эли, сбраживаются с помощью редкой, необычной формы гибридных дрожжей. Эти дрожжи сочетают в себе ДНК традиционных пивных дрожжей, Saccharomyces cerevisiae, и диких, стрессоустойчивых дрожжей, таких как Saccharomyces kudriavzevii.

Гибридное происхождение
— Это гибрид двух совершенно разных видов, – поясняет доктор Ян Стинселс из центра микробиологии Лёвенского университета, координировавший лабораторные исследования. — Все равно что у льва и тигрицы получился бы супер-детёныш.

Подобные межвидовые гибриды – редкое явление, и, по-видимому, они предрасположены к окультуриванию. В рассматриваемом случае дрожжи объединили важные характеристики обоих родительских видов, переняв сбраживающую способность традиционных пивных дрожжей и стрессоустойчивость и способность формировать особые ароматы более диких, древних дрожжей, таких как Saccharomyces kudriavzevii, которые проникли в процесс пивоварения случайно.

Команда из Лёвенского и Мюнхенского университетов, при поддержке промышленных партнеров, потратила пять лет, выявляя отличия между штаммами дрожжей, применяемыми в современном производстве пива, вина, хлеба и биотоплива. Генетический анализ дрожжей был довольно сложной работой, так как ни одна из существующих технологий не позволяет секвенировать ДНК организмов со смешанным происхождением.

Но команда, как оказалось, могла рассчитывать на знания и навыки Стивена Маера – эксперта по биоинформатике из центра биологии растительных систем университета Гента. Маер поясняет: «Геном растений сложнее генома других живых организмов». Интересный факт: сложные межвидовые гибриды с удвоенным геномом занимают видное место как среди окультуренных дрожжей, так и среди окультуренных растений.

Сюрприз в ДНК
— Для нас это было немного неожиданно, – поясняет доктор Бриджида Галлоне из центра микробиологии университета в Лёвене, автор статьи, опубликованной в журнале Nature Ecology и Evolution. — В 2016 году мы заявляли, что большинство промышленных дрожжей принадлежат к семейству Saccharomyces cerevisiae – традиционных хлебопекарных и пивных дрожжей — или происходят от него. Мы обнаружили, что эти промышленные дрожжи сильно отличаются от своих диких предшественников, причем некоторые подсемейства адаптировались к пиву, другие — к вину, а третьи — к хлебобулочным изделиям. Кроме того, некоторые штаммы дрожжей, выделенных из традиционных бельгийских стилей, таких как гёз и траппистские эли, ещё более необычны и имеют ДНК двух разных видов дрожжей.

— Похоже, что некоторые самые известные бельгийские стили обязаны своим появлением именно этим уникальным дрожжам, — добавляет доктор Филипп Малькорпс, главный научный сотрудник глобального центра инноваций и технологий компании AB InBev. Команда Филиппа помогла изолировать штаммы дрожжей из погребов спонтанного брожения компании. Эти природные супер-дрожжи — живые свидетели пивоварения доиндустриальных времен, они адаптировались к суровым условиям сбраживания крепких траппистских сортов и длительного созревания, характерного для пива в стиле гёз.

— Важно отметить, что уникальная среда, сформировавшаяся в деревянных бочках для сбраживания, позволила дрожжам жить и процветать со времен средневековья до дней сегодняшних, — добавляет профессор Кевин Верстрепен (центр микробиологии университета в Лёвене).

История дрожжей
Помимо специальных бельгийских дрожжей, команда ученых также собрала большое количество гибридов Saccharomyces eubayanus и Saccharomyces cerevisiae, или Saccharomyces uvarum, адаптированных к низовому брожению. Хотя ранее уже было известно, что дрожжи низового брожения были гибридами, полный анализ ДНК большого количества образцов показал, как эти гибриды появились в средневековой Германии и позже, благодаря популярности пильзнера, распространились по другим европейским пивоварням.

— Совсем не случайно история возникновения современных дрожжей приводит нас в Бельгию и Германию, эти страны неразрывно связаны с искусством пивоварения, — поясняет профессор Матиас Хатцлер (Мюнхенский технический университет).

Помимо изоляции вспомогательных штаммов и их описания, команда Кевина Верстрепена теперь также использует полученные идеи для выведения новых гибридов, которые будут способны создавать более интересные вкусы. Путём скрещивания различных природных дрожжей, найденных по всему миру, ученые надеются вывести совершенно новый вид, который позволит создавать новые ароматы и сделает производство пива более экологичным: например, за счёт сокращения использования охлаждения, или брожения с более эффективным использованием местного сырья.